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    生物技術前沿一周縱覽(2016年9月23日)

    2016-09-23 10:08 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

     發現水稻馴化過程中控制谷粒發育的基因

     
    栽培稻(Oryza sativa L.)是全球一半以上人口的主食,是在大約8000年前由野生稻(Oryza rufipogon)馴化而來的。野生稻通常每個花穗產生幾個長的谷粒,具有長芒,對于種子散布和阻止食谷動物捕食,是至關重要的。然而,目前大多數水稻品種每穗能產生多個谷粒,谷粒更短,并且沒有或只有很短的芒。這些特性有利于水稻的儲存和加工,并且,野生稻與栽培稻之間的差異,代表了水稻馴化中的關鍵事件。研究人員確定了一個主要基因GAD1,編碼EPIDERMAL PATTERNING FACTOR-LIKE (EPFL)肽調節著谷粒數、粒長和芒的發育,所有這些特征都在水稻馴化過程中發生了改變。在gad1基因中的一個移碼插入,可破壞EPFL肽的保守的半胱氨酸殘基,從而使每穗的粒數增加、粒更短和無芒表型。該研究結果闡述了一個肽信號分子在植物發育中的功能,并有助于揭示水稻馴化的遺傳基礎。(The Plant Cell
     
     
    揭示水稻-稻瘟菌互作過程新機制
     
    稻瘟病俗稱水稻“癌癥”,往往造成水稻嚴重減產。深入研究水稻-稻瘟菌互作機制,對提出新的病害防控策略和培育抗稻瘟病的水稻新品種具有重要意義。研究人員前期研究中克隆了水稻的廣譜抗稻瘟病基因Piz-t,本研究中鑒定了AvrPiz-t在水稻中bZIP轉錄因子類型的靶標蛋白APIP5。結果顯示AvrPiz-t與APIP5在細胞質中相互作用,AvrPiz-t特異性地抑制APIP5的轉錄活性。在水稻中抑制表達APIP5引起顯著的細胞死亡表型,而AvrPiz-t則可以通過抑制APIP5蛋白積累進一步加劇這一過程,導致細胞壞死幫助稻瘟菌進入死體營養階段。而R蛋白Piz-t通過與APIP5相互作用,穩定APIP5蛋白積累以阻止細胞壞死的發生,從而抑制稻瘟菌從活體營養階段過渡到死體營養階段。與此同時,APIP5正調控Piz-t蛋白水平的積累誘導效應子引發的免疫反應(ETI)。這一研究揭示了寄主R蛋白通過穩定病原菌效應蛋白在寄主中的靶標蛋白,從而抑制效應蛋白介導的細胞壞死的新機制,有望為提出新的病害防控策略提供新思路。(Current Biology
     
     
    研究獲得水稻籽粒灌漿延長突變體
     
    籽粒灌漿是水稻(Oryza sativa)生長發育過程中極為重要的階段,涉及復雜的遺傳調控網絡和環境互作,直接關系到水稻產量和品質的形成。研究人員通過甲基磺酸乙酯(EMS)誘變秈稻品種宜香1B,篩選到一個能穩定遺傳的籽粒灌漿延長突變體gef1(grain extended filling 1)。研究人員發現這一重要突變體是一個灌漿延遲、籽粒變大突變體,突變性狀能穩定遺傳,連續世代自交不產生分離性狀;該性狀由一對隱性核基因控制,并將其定位于水稻第3染色體上,為進一步研究水稻灌漿分子機制與調控網絡奠定了基礎。(Chin. Sci. Bull.
     
     
    鎘處理玉米根系的轉錄組分析
     
    鎘(Cd)是一種對植物有劇毒的重金屬。它通過影響植物一系列生理和代謝過程,來抑制植物的生長、發育及酶抑制。研究人員對分別在含有氯化鎘及不含氯化鎘營養液中生長7天的玉米幼苗根系進行測序。結果顯示,6個文庫(空白對照及實驗組)中共產生了2.44億reads,產生的測序數據為30.37GB,約為其基因組(2.3GB)的13.2倍。產生的差異表達基因(DEGs)共有6342種,包括3778種誘導表達的基因及2560中表達下調的基因。GO富集分析表明,DEGs中生長素相關信號通路基因非常豐富。玉米根系中自由的吲哚-3-乙酸(IAA)水平顯著降低,但IAA氧化活性在玉米根系經鎘處理后上調。本研究發現生長素會影響鎘在玉米幼苗中的積累,有助于我們了解玉米根系在響應鎘脅迫條件下復雜的分子機制。(Frontiers in Plant Science
     
     
    豬腸道微生物宏基因組程序結果公布
     
    人類消化道中居住著大量的微生物,它們被統稱為腸道微生物組。腸道微生物組在人類代謝食物、抵御感染和應答藥物等過程中起到了重要的作用。許多人類疾病都與微生物組失衡有關,但揭示其中的因果關系并不容易。豬不僅是一種重要的經濟動物,也是研究人類生理和疾病的重要模型。研究人員對287頭豬的糞便DNA進行了深度宏基因組測序,鑒定了719種腸道菌的7百多萬基因。微生物組研究過去主要依賴16S rDNA基因測序。研究顯示,在人腸道微生物組參考基因集中發現的功能性通路,有96%也存在于豬腸道微生物組參考基因集中。這些數據有力支持了豬在生物醫學研究中的潛在應用。這項研究還指出,性別、年齡和宿主基因都可能影響豬腸道微生物組。(Nature Microbiology
     
     
    全基因組從頭測序對豬的遺傳分析
     
    重測序揭示基因變異存在一定的局限,因為這種方法只能檢驗與參考基因組類似的序列。然而參考基因組往往是不完整的,也不能完全反映物種的遺傳多樣性。研究人員通過全基因組從頭測序對豬(Sus scrofa)進行了更全面的遺傳分析。研究人員從頭組裝了歐亞大陸九種豬的基因組,這些豬在地理分布和表型上很有代表性。他們將自己獲得的基因組序列與豬參考基因組進行比較,發現了大量新的SNP和結構變異。研究人員還為豬參考基因組補上了137.02 Mb的序列,這段序列包含1737個蛋白編碼基因。這項研究展示了全基因組從頭測序的力量,為人們提供了寶貴的遺傳學資源,有助于在農業生產和生物醫學研究中更有效的利用豬。(Genome Research
     
     
    研究揭示細菌適應低滲透壓沖擊的反應機制
     
    細菌在多變的滲透壓環境中依賴于機械感應調控而存活。針對細菌機械力感應和調控機制的研究對于理解細菌在復雜宿主和環境中的生存有著重要意義。因此,對于細菌機械力感應和機械敏感性通道的研究成為了一個熱點。研究人員通過使用單細胞成像技術,觀察描述了大腸桿菌在低滲沖擊下的被動機械敏感性響應(passive mechanosensitive response)特征,發現了低滲沖擊之后大腸桿菌在初期體積快速膨脹(秒的數量級)之后體積會緩慢的回復(分鐘的數量級),甚至可以下降至初始體積之下。該論文在單細胞水平上揭示了機械敏感性門控通道MscL和MscS在低滲沖擊響應中的重要作用,并建立了一個數學模型來描述低滲沖擊后大腸桿菌體積變化及恢復的機制。這項研究對于理解細菌如何適應環境變化具有重要意義。(PNAS
     

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